بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، روش جدیدي براي تشخیص جزیره شدن بر اساس استفاده از تبدیل موجک ارائه شده است. روشcm ٥/٣ پیشنهادي مبتنی بر تغییرات فرکانس در باسبار سیستم توزیع مشتمل بر تولید پراکنده میباشد. در روش ارائه شده بااستفاده از تبدیل موجک ویژگی هاي مربوط به رخدادهاي حالت هاي جزیره و غیر جزیره، استخراج شده است و ویژگیهاي مذکور با بهره گیري از شبکه عصبی مصنوعی دسته بندي شده اند. روش پیشنهادي روي شبکه توزیع خدابنده لوي شهر تهران شبیه سازي شده است و نتایج بدست آمده سرعت و دقت بالاي تشخیص آن را در مقایسه باسایر روشها نشان می دهد.
واژههاي کلیدي: جزیره الکتریکی، تبدیل موجک، شبکه عصبی
-1 مقدمه
افزایش نفوذ بهره برداري از تولیدات پراکندهنخ سغپطصهطکغکن 2کصأتططصکطخ، ساختار شبکه هاي توزیع برق را از پسیو به اکتیو تغییر میدهد . این امر باعث به وجود آمدن مشکلات جدید و ظهور پدیدههاي نوین در سیستم برق شده است. یکی از مشکلات استفاده از نخها در شبکه قدرت، پدیدهي جزیره شدن نام دارد که بدین صورت تعریف میگردد: شرایطی که بخشی از سیستم توزیع که شامل بار و تولید پراکنده است، از بقیه شبکه برق از نظر الکتریکی جدا شود، در حالی که توسط نخ همچنان برقدار باقی مانده است. دلیل اهمیت این پدیده امکان بوجود آوردن مشکلاتی نظیر ایجاد شرایط خطرناك براي پرسنل نگهداري و مراقبت خطوط مشغول به کار در منطقه جزیره شده و نیز خسارت رساندن به تجهیزات الکتریکی موجود در ناحیه جزیره شده به دلیل سنکرون نبودن با شبکه در صورت وصل مجدد ناحیه جزیره شده به شبکه قدرت می باشد.
به علاوه میتوان به ایجاد شرایط نامطلوبی در پارامترهاي شبکه از جمله تغییرات غیر عادي فرکانس و ولتاژ در جزیره الکتریکی و احتمال ایجاد یک سیستم زمین نشده اشاره کردب1م. به منظور بهره برداري از نخ در شبکه قدرت و کنترل پدیدههایی همانند جزیره شدن، استانداردهایی نظیر استاندارهاي 929 غغغع بلمو 1547 غغغع بذم تدوین شده است که در آنها بر تشخیص به موقع جزیره شدن و از مدار خارج کردن نخ در زمان تعیین شده تاکید شده است. این امر باعث شده است محققین به دنبال روشی مطمئن و سریع براي تشخیص جزیره شدن باشند تا بتواند با حفظ دقت کافی، با سرعت بالایی این کار را انجام دهد.
با وجود اینکه فعالیت نخ در حالت جزیره شده به عنوان یک وضعیت خطرناك شناخته شده است، یک ژنراتور یا مجموعهاي از ژنراتورها در حالت کارکرد جزیرهاي ممکن است قادر باشند بخشی از بارهاي محلی را در زمان از دست دادن شبکه، تغذیه نمایند که این نوع از جزیره شدن، جزیره عمدي نام دارد و شبکههایی با این توانایی ریزشبکه نامیده میشوند. در ریزشبکههاي واقعی، براي دستیابی به سطح صحیحی از هماهنگی حفاظتی، باید تعادل توان بین تولید و مصرف حفظ شودبصم. روشهاي تشخیص جزیره شدن گوناگونی در مقالهها ارائه شده است که به دو گروه کلی تقسیم میشوند : گروه اول، روشهاي محلی هستند که خود به سه دسته روشهاي اکتیو، روشهاي پسیو و روشهاي ترکیبی و جدید تقسیم میگردند و گروه دوم روشهاي تشخیص از راه دور یا روشهاي مخابراتی هستند.
در روشهاي پسیو، از اندازهگیري پارامترهاي شبکه - ولتاژ، فرکانس و هارمونیکهاي شبکه و غیره - به منظور تشخیص جزیره شدن استفاده میشود.ناحیهاي از اختلاف بین توان اکتیو و راکتیو بار و نخ درون ناحیه جزیره شده که روش پسیو در آن قادر به تشخیص صحیح جزیره شدن نیست، ناحیه غیر قابل تشخیص ظخش نامیده میشود. در روشهاي تشخیص پسیو اگر بار درون ناحیه جزیره شده نزدیک به توان نامی نخ جزیره باشد، امکان تشخیص پایین و در نتیجه ناحیه عدم تشخیص آن بزرگ است. در مقابل داشتن ناحیه عدم تشخیص بزرگ، سرعت بالاي تشخیص و سادگی بکار گیري این گروه از روشهاي تشخیص جزیره شدن و نیز عدم تاثیر بر کیفیت توان شبکه از ویژگیهاي مثبت آنها میباشد.
در شرایطی که توان بار در ناحیه جزیره شده نزدیک به تولید نخ است، روشهاي اکتیو توانایی و کارآمدي بیشتري براي تشخیص جزیره شدن دارند. در روشهاي تشخیص اکتیو، اغتشاشی به یکی از پارامترهاي شبکه تزریق میگردد و جزیره شدن بر اساس پاسخ سیستم به اغتشاشات تزریق شده تشخیص داده میشود. اگرچه این روشها داراي محدودهي عدم تشخیص کوچکتري نسبت به روشهاي موسوم به پسیو هستند، اما به دلیل ایجاد اغتشاش در پارامتري خاص در شبکه برق باعث افت کیفیت توان شبکه می گردند. گروه کلی دیگر قابل اجرا در سیستم قدرت به منظور تشخیص حالت جزیره شدن، روش هاي مخابراتی میباشند که از تبادل سیگنالهایی بین بریکرها، نخها و کنترل کنندههاي شبکه قدرت همانند ، براي تشخیص حالت جزیره شدن استفاده میکنند.
روشهاي مخابراتی داراي ناحیه غیر قابل تشخیص ناچیزي هستند، اما داراي هزینه بالا نسبت به روشهاي دیگر میباشند.در سالهاي اخیر به منظور تشخیص سریع و دقیق جزیره شدن در سیستم توزیع، از روشهاي ترکیبی استفاده شده است که ازکارآمدي بالایی به دلیل بهره گیري از مزیتهاي دو روش پسیو و اکتیو و همچنین سادگی در اجرا برخوردار است.روشهاي تشخیص جزیره مبتنی بر تبدیل موجک پیش از این در مراجع استفاده شده است حدر بخم مقدار مطلق یک ضریب معین تبدیل موجک با یک آستانه از پیش تنظیم شده مقایسه میشود و اگر براي مدت زمانی طولانیتر از یک زمان معین بالاتر از آن باشد ، یک وضعیت جزیرهاي اعلام میشود حاین مقادیر آستانه سیستم، از طریق آزمایش یا بر پایه تجربه مهندسان بزم به دست می آید.
یک روش هوشمند در بخم مورد تحقیق قرار گرفته است که دسته بندي کننده تصمیمسدرختی را با مجموعه پیچیدهاي از ویژگیها شامل اعوجاج هارمونیکی کل جریان و ولتاژ، گرادیان حاصلضرب ولتاژ در ضریب توان و غیره به کار می گیرد حاین روش تنها داراي دقت 83/33درصدي در تشخیص جزیره است. . در ب،م یک طرح ترکیبی بر اساس مانیتورینگ مولفه هاي فرکانس بالاي توان خروجی سیستم نخ بااستفاده از سطح چهارم تبدیل موجک ختخ پیشنهاد شده است که در آن یک الگوریتم تشخیص جزیره از نوع ترکیبی براساس تبدیل موجک، مخصوص سیستمهاي نخ تک فاز فتوولتایی ارائه شده است.
در بنم یک الگوریتم تشخیص جزیره زمان-جریانی بر اساس مانیتورینگ توان خروجی نخ ارائه شده است که به استخراج ویژگی هاي رخداد جزیره از مولفه هاي فرکانسی در توان خروجی با استفاده از تئوري موجک پرداخته است. و در کار آن با بررسی جامعی بر روي انواع موجک مادر،را مناسب کار دانسته و از سطح پنجم آن براي این منظور بهره گرفته شده است. در بکم الگوریتمی ارائه شدخ است که در آن از ولتاژ سه فاز در نقطه اتصال مشترك استفاده شده است. ابتدا سیگنال ولتاژ توالی منفی استخراج میگردد، سپس با اعمال تبدیل موجک از نوع موجک مادر خت2 بر سیگنال مذکور، ویژگی هاي آن استخراج میشود.
در الگوریتم پیشنهاد شده تبدیل ح نیز بررسی شده است و نتایج آن مورد مقایسه قرار داده شده است. در بتذم روشی ترکیبی مبتنی بر تبدیل موجک و تبدیل ح را براي تشخیص پدیده جزیره الکتریکی ارائه شده است. در این روش سیگنال ولتاژ توالی منفی به عنوان پارامتر اصلی به منظور تشخیص جزیره شدن بکار میرود. همچنین از انرژي و انحرف از معیار تبدیل ح و سیگنال تبدیل موجک نیز در الگوریتم بهره گرفته شده است. موجک مادر مورد استفاده در این کار، موجک خت2 میباشد. در یک روش تشخیص جزیره پسیو مبتنی بر تئوري موجک را ارائه شده است که در شرایط جزیره، مولفه هاي فرکانسی بالایی در ولتاژ دچار تغییرات خاصی میشوند. در این کار از سطح دوم موجک استفاده شده است.
دربلذم یک روش تشخیص جزیره با استفاده از موجک و شبکه عصبی ارائه شده است که در آن،الگوریتم بر اساس سیگنال هاي گذراي ولتاژ که در رخداد جزیره تولید میشود، کار میکند و از 7 سطح موجک ذت2 استفاده شده است. بصذم روشی ساده و مطمئن را ارائه میکند که در آن از جریان هاي سه فاز ترمینال نخ نمونه برداري میشود و از یک سیگنال مودال مبتنی بر آنها استفاده میکند. بردار ویژگی ها از اعمال تبدیل موجک گسسته بر این سیگنال مودال استخراج میگردد. براي دسته بندي رخداد به حالات جزیره و غیر جزیره از الگوریتم هوشمند شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است که براي آموزش آن از بردار ویژگی استخراج شده سیگنال مودال بهره گرفته شده است. موجک مادر مورد استفاده،میباشد.
در این مقاله، یک روش سریع و در عین حال قابل اعتماد در زمینه تشخیص پدیده جزیره شدن مبتنی بر پارامترهاي موجود در شبکه و روشهاي هوشمند ارائه شده است که در آن ترکیبی بهینه از اندازهگیري تغییرات فرکانس، تبدیل موجک و شبکه عصبی به کار گرفته شده است. در ابتدا به توضیح در مورد تعاریف و مفاهیم کلیدي بهکار رفته در مقاله همچون تبدیل موجک و شبکه عصبی پرداخته شده و سپس سیستم انتخاب شده به منظور مطالعه معرفی شده است. در ادامه به معرفی الگوریتم پیشنهادي به منظور تشخیص جزیره شدن و نتایج بهدست آمده از آن پرداخته شده است و در انتها به تحلیل نتایج به دست آمده پرداخته شده است.
-2 تعاریف بکار رفته در روش پیشنهادي
-1-2 تبدیل موجک
موج به سیگنالی مانند موج سینوسی گفته میشود که تابعی از زمان باشد. اما موجک1 یک موج کوچک2 است که انرژي آن در زمان متمرکز شده است. یک موجک علاوه بر ویژگی نوسانی بودن باید شرایط زیر را نیز داشته باشد:
•سریعاً میرا شود.
•انتگرال زیر منحنی آن صفر باشد.
•انرژي آن محدود و برابر یک باشد.
